افزایش پایداری سلول های خورشیدی پلیمری توسط پژوهشگران دانشگاه شهید مدنی آذربایجان

افزایش پایداری سلول های خورشیدی پلیمری به صورت قابل ملاحظه با استفاده از نانوساختارهای از پیش تهیه شده از جمله طرح های پژوهشی تیم تحقیقاتی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان است که توانسته اند این طرح را عملیاتی کنند.

به گزارش روابط عمومی سازمان بسیج علمی و پژوهشی و فناوری آذربایجان شرقی ،سالهاست که موضوع اتمام انرژی های فسیلی مانند نفت و گازطبیعی در دنیا مطرح است و طرح این موضوع دانشمندان را به سوی استفاده از انرژی های پاک و تجدید پذیر سوق می دهد و آنها در سراسر دنیا به این فکر هستند که چگونه می توانند یک منبع انرژی به عنوان منبع قدرتمند انرژی پاک به دنیا معرفی کنند.

در این میان انرژی خورشیدی منبعی ناپایان پذیراست که در مقایسه با دیگرانرژی های تجدید پذیراز فراوانی برخوردار بوده و برای استفاده نیزهزینه کمتری درمقایسه با دیگر منابع انرژی دارد.

در این میان پژوهشگران دانشگاه شهید مدنی آذربایجان نیز با توجه به اهمیت و ضرورت استفاده از انرژی خورشیدی توان و همت خود را به کار گرفته و بر روی پایداری سلول­های خورشیدی پلیمری تحقیق و پژوهش می کنند.

برای پی بردن به اهمیت استفاده از انرژی سلول های خورشیدی به عنوان یک منبع قدرتمند انرژی پاک  با دکتر سمیرا آقبلاغی، استادیارگروه مهندسی شیمی-پلیمر، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان که دارای 97 مقاله ISI در مجلات معتبر بین­المللی بوده و  دو جلد کتاب تالیفی و ترجمه دارد و تا کنون 4 طرح به اتمام رسیده و 10 مورد ثبت اختراع دارد به گفت و گو نشسته ایم.

همچنین دکتر آقبلاغی پژوهشگر برگزیده­ (رتبه­ اول) سال 98 ، پژوهشگر برتر جوان سال 97 ، سومین پژوهشگر برتر سال 97 دانشگاه شهید مدنی آذربایجان را به خود اختصاص داده و رتبه یک کشوری سال 91 در کنکور دکتری تخصصی در رشته­ مهندسی شیمی-پلیمر کسب کرده وعضو انجمن بین­المللی انرژی خورشیدی (ISES) است.

دکتر آقبلاغی با اشاره به فعالیت تیم پژوهشی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان گفت: گروه تحقیقاتی ما از سال 91 کار خود را به صورت جدی شروع کرده است و  بر روی کنترل مورفولوژی نانومقیاس لایه­ فعال با استفاده از کوپلیمرهای دو قطعه­ای کویلی، میله­ای و در سطحی بالاتر در زمینه­ طراحی و بهره­گیری سوپرمولکول­هایی بر پایه­ نانولوله­های کربنی،سطوح گرافنی و پلیمرهای رسانا به منظور افزایش عملکرد انواع مختلف سیستم­های فتوولتاییک فعالیت داشته است.

وی ادامه داد:کار بر روی سلول­های خورشیدی هیبریدی پلیمری-پروفسکایتی و افزایش بازده تبدیل توان آن­ها تا مرز 20درصد،عملیاتی کردن افزایش پایداری سلول­های خورشیدی پلیمری به صورت قابل ملاحظه با استفاده ازنانوساختارهای ازپیش تهیه شده، پژوهش در زمینه­ سلول­های خورشیدی نقاط کوآنتومی و .. از دیگر زمینه­های تحقیقاتی تیم پژوهشی ما است.

استادیارگروه مهندسی شیمی-پلیمر، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان در مورد اهمیت استفاده از انرژی های پاک در جوامع انسانی گفت: استفاده از انرژی­های پاک یکی از دغدغه­های اجتناب­ناپذیر جوامع امروزی است. مطالعات در زمینه‌­ منابع انرژی تجدیدپذیر و سازگار با محیط زیست باعث توجه بیش از پیش به مواد الکترونیک آلی شده است.

پژوهشگر برگزیده­ دانشگاه شهید مدنی آذربایجان  ادامه داد: در این میان پلیمرهای نیمه رسانا به خاطر کم هزینه بودن، فرآیندپذیری در مقیاس بزرگ و خواص الکترونیک نوری منحصر به فرد بسیار مورد توجه هستند.

آقبلاغی با اشاره به کاربرد سلول‌های خورشیدی در بخش های مختلف اظهارداشت:سلول‌های خورشیدی کاربردهای مختلفی در زندگی امروز دارند. سلول‌های خورشیدی کوچک در قطعات الکترونیکی با ابعاد کوچک مانند ماشین حساب‌ها، سنسورها، چراغ‌های راهنمایی یا چراغ‌های روشن در اتوبان‌ها و ساعت‌های خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

وی ادامه داد: ماژول‌های خورشیدی نیز در تجهیزات عظیم‌تری مثل ایستگاه‌های فضایی موجود در مدار زمین و یا ماشین‌های خورشیدی استفاده می‌شوند. تجهیز نیروگاه‌های خورشیدی و تولید برق برای مناطقی که امکان برق‌رسانی به آن­ها وجود ندارد وهمچنین تأمین نیازهای الکتریکی منازل، طیف گسترده مصارف این قطعات را نشان می‌دهد.

عضو انجمن بین­المللی انرژی خورشیدی با تقسیم بندی سلول های خروشیدی به نسل  تشریح کرد:ساختار سلول خورشیدی بر اساس مواد تشکیل‌ دهنده به سه نسل کلی دسته­بندی می­‌شود. نسل اول، سلول‌­های خورشيدی مبتنی بر سيليکون کريستالی، نسل دوم، سلول­‌های خورشیدی لایه‌ نازک، که شامل سيليکون لايه‌ نازک غيرکريستالی و نسل سوم، سلول­‌های خورشیدی مبتنی بر مواد آلی، که شامل سلول­‌های خورشيدی حساس به رنگ، سلول­‌های خورشيدی پليمری و سلول‌­های خورشيدی مبتنی بر کريستال­‌های مايع هستند.

 وی با بیان اینکه سلول­های خورشیدی پلیمری روزی جایگزین انواع سلوهای خورشیدی می شوند خاطرنشان کرد:سلول­های خورشیدی پلیمری به دلیل داشتن قیمت ارزان، روش ساخت آسان، سبکی و انعطاف­پذیری در مسیری قرار دارند که می­توانند روزی جایگزین دیگر انواع سلول­های خورشیدی شوند.

استادیارگروه مهندسی شیمی-پلیمر، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، بازده پائین سلول های پلیمری را یکی از موانع ذکر کرد و افزود: سلول­های خورشیدی پلیمری روزی جایگزین انواع سلوهای خورشیدی می شوند ولی  آنچه که به عنوان یک مانع بزرگ در این مسیر قرار گرفته است بازده پایین آن­هاست وبازده پایین از مسائل متعددی نشأت می­گیرد که از جمله­ آنها می­توان به میزان جذب نور پایین توسط لایه­ فعال، عملکرد نامناسب الکترودها و لایه­های بافری آندی و کاتدی، مورفولوژی نامناسب لایه­ی فعال و وجود برخی نقایص در ساختار سلول فتوولتاییک اشاره کرد.

وی ادامه داد: در این میان، سلول­‌های خورشیدی پروفسکایتی به دلیل دارا بودن بازده تبدیل توان مناسب و روش ساخت آسان در سال­‌های اخیر موردتوجه زیادی قرار گرفته‌اند. با این وجود محققان در تلاش‌ هستند ضمن کاهش هرچه بیشتر هزینه ساخت این نوع سلول‌های خورشیدی، بازدهی آن‌ها را نیز به سطح بالاتری ارتقا دهند.

عضو هیات‌علمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجان با اشاره به موفقیت پژوهشگران دانشگاه شهید مدنی آذربایجان درافزایش بازدهی سلول‌های خورشیدی با نانولوله کربنی خاطرنشان کرد: در طرح حاضر تلاش شده با استفاده از یک رویکرد آسان و ارزان، بازدهی سلول‌های خورشیدی پروفسکایتی- پلیمری تا مقادیر قابل قبولی افزایش یابد وهدف از انجام این طرح  استفاده از نانولوله‌های کربنی در جهت افزایش بازدهی سلول‌های خورشیدی پروفسکایتی است.

این محقق در خصوص نحوه عملکرد نانولوله‌های کربنی درارتقاء کارایی سلول‌های خورشیدی گفت:در  این کار تحقیقاتی با روشی بسیار ساده که شامل پیوندزنی سطح نانولوله‌­های کربنی با دو نوع پلی­تیوفن فضاویژه پلی(۳-هگزیل­تیوفن) و غیرفضا ویژه (پلی(دودسیل تیوفن)) بوده، بازده سلول­‌های خورشیدی پروفسکایتی ساخته شده از 11درصد  به 17 درصد  افزایش یافته است.

دلیل بهبود کارایی دیوایس‌های ساخته شده به بلورینگی و نظم بالا در لایه  فعال، رشد اندازه، نواحی انتقال دهنده بار و همچنین افزایش قابل ملاحظه انتقال الکترون و حفره نسبت داده شده است.

آقبلاغی در رابطه با اثر معکوس نانولوله کربنی بدون اعمال اصلاح سطحی بر عملکرد سلول‌های خورشیدی افزود: «استفاده از ترکیبات کربنی نظیر نانولوله­‌های کربنی  در لایه­ فعال سلول­‌های خورشیدی پروفسکایتی در اغلب موارد منجر به کاهش عملکرد آن‌­ها می­‌شود. در این کار تحقیقاتی نیز چنین اثر معکوسی بر روی مشخصه­ دستگاه ساخته شده ملاحظه شد (کاهش بازده از11 درصد  به 9 درصد ) اما اصلاح سطحی نانولوله‌های کربنی به روش شیمیایی پیوندزنی باعث بهبود چشمگیر مورفولوژی، انتقال بار و در نتیجه عملکرد سلول­‌های فتوولتاییکی شد.

گزارش: معصومه درخشان